JP4849889B2

JP4849889B2 - 側面放出型発光ダイオードパッケージ

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Publication number: JP4849889B2
Application number: JP2005377172A
Authority: JP
Inventors: ヨンサムパク; ヒュンサクキム; ジュンキュパク; ホゥシクアン; ヨンジュンジョン; フンジュハン; バンジンキム
Original assignee: サムソンエルイーディーカンパニーリミテッド．
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: JP2006216939A; US20060171151A1; DE102005061431B4; DE102005061431A1; US7473937B2

Description

本発明は側面放出型発光ダイオードパッケージ及び組立体に関することとして、より具体的にはＬＥＤチップの光を上向反射する下部構造とこの光をさらに側方へ反射する上部構造を別体で構成し結合させることにより密封体の成形性を向上し作業性を改善することが可能な側面放出型ＬＥＤパッケージ及び組立体に関する。

電子機器産業が発展するに連れ、液晶表示装置(ＬＣＤ：ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ)が次世代ディスプレイ装置として注目されている。上記ＬＣＤは自発的に光を発しないため、通常ＬＣＤパネルの裏面に光を発するバックライト(ｂａｃｋｌｉｇｈｔ)モジュールを具備する。

図１はＬＣＤバックライトモジュールに使用される従来技術の側面放出型発光ダイオード(ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ、以下ＬＥＤと称する)レンズの一例としてアメリカ特許第６，６７９，６２１号に開示されたＬＥＤレンズを示す断面図である。

図１を参照すると、上記文献に開示されたＬＥＤレンズ１０は反射面１と屈折面Ｈを有する上部と屈折面１５６を有する下部とに区分される。また、立体的にみると、光軸４３を中心に対称形状を有する。

このＬＥＤレンズにおいて、焦点Ｆから放出された光は反射面１へ反射され屈折面Ｈを通じ外部へ放出されるか、または直接屈折面１５６を通じ外部へ放出される。

しかし、上記従来技術のＬＥＤレンズ１０は次のような問題を有する。

まず、ＬＥＤレンズ１０は成形が難しい。すなわち、屈折面Ｈと下部屈折面１５６間を連結する連結部Ｌ及び反射面１が集まった内部尖点Ｐを成形を通じ精密に形成することが難しく、成形時連結部Ｌやその周辺等のレンズ１０表面に線が生じ得る。

また、焦点Ｆで表示したＬＥＤチップを収容する空洞Ｃ内に樹脂を充填する際気泡防止のための追加作業が要される。すなわち、ＬＥＤチップを基板(図示省略)に装着しＬＥＤレンズ１０の空間ＣにＬＥＤチップが位置するよう基板をＬＥＤレンズ１０と結合させた後空洞Ｃ内部に透明樹脂を注入する。しかし、こうすると空洞Ｃ内に樹脂が完全に充填されず気泡が発生する恐れがある。従って、空気排出口を通じ気泡を除去する等の追加作業が必要なだけではなく、このような追加作業にもかかわらず気泡が残留しＬＥＤパッケージの光学特性を低下させる恐れが常に存在する。

本発明は前記の従来技術の問題を解決するために案出されたこととして、本発明の目的はＬＥＤチップの光を上向反射する下部構造とこの光をさらに側方へ反射する上部構造とを別体で構成し相互結合させることにより密封体の成形性を向上し、それに伴い容易に製造することが可能な側面放出型ＬＥＤパッケージ及び組立体を提供することである。

前記の本発明の目的を達成するため、本発明はＬＥＤチップ、上記ＬＥＤチップを支持しながら上記ＬＥＤチップから発生した光を上側へ反射するよう上記ＬＥＤチップを中心に外側へ上向延長された下部鏡及び上記下部鏡内側の上記ＬＥＤチップ周囲に形成された透明密封体を具備した下部構造、及び上記下部構造により上側へ反射された光を放射状側方へ反射するよう上記下部構造の上部に結合された上部構造を含むＬＥＤパッケージを提供することを特徴とする。

上記ＬＥＤパッケージにおいて、上記上部構造は上記下部構造により反射された光を側方へ反射するよう軸線に対し傾いた反射面がある反射部、及び上記反射部を支持するよう上記下部構造の上部に結合された支持部を具備することを特徴とする。

上記ＬＥＤパッケージにおいて、上記上部構造は下側から到達した光を側方へ反射するよう軸線に対し傾いた反射面及び上記反射面により反射された光を外部へ放出する放出面を有する透明な部材であることを特徴とする。

また、本発明はＬＥＤチップ、上記ＬＥＤチップを支持しながら上記ＬＥＤチップから発生した光を上側へ反射するよう上記ＬＥＤチップを中心に外側へ上向延長された下部鏡及び上記下部鏡内の上記ＬＥＤチップ周囲に充填された透明密封体を具備した下部構造、上記下部構造により反射された光を放射状側方へ反射するよう軸線に対し傾いた反射面がある反射部及び上記反射部を支持するよう上記透明密封体の上部に結合された複数のピンを具備する上部構造を含むＬＥＤパッケージを提供することを特徴とする。

また、本発明はＬＥＤチップ、上記ＬＥＤチップを支持しながら上記ＬＥＤチップから発生した光を上側へ反射するよう上記ＬＥＤチップを中心に外側へ上向延長された下部鏡、上記下部鏡内の上記ＬＥＤチップ周囲に充填された透明密封体及び上記下部鏡の外周に形成されたホルダーを具備した下部構造、上記下部構造により反射された光を放射状側方へ反射するよう軸線に対し傾いた反射面がある反射部及び上記反射部を支持するよう上記ホルダーに結合された複数のピンを具備した上部構造を含むことを特徴とする。

また、本発明はＬＥＤチップ、上記ＬＥＤチップを支持しながら上記ＬＥＤチップから発生した光を上側へ反射するよう上記ＬＥＤチップを中心に外側へ上向延長された下部鏡及び上記下部鏡内側の上記ＬＥＤチップ周囲に充填された透明密封体を具備する下部構造、及び上記上部構造は上記下部構造により反射された光を放射状側方へ反射するよう軸線に対し傾いた反射面及び上記反射面により反射された光を外部に放出する放出面を具備し底面が上記樹脂の上面と結合された透明な上部構造を含むことを特徴とする。

また、本発明はＬＥＤチップ、上記ＬＥＤチップを支持しながら上記ＬＥＤチップから発生した光を上側へ反射するよう上記ＬＥＤチップを中心に外側に上向延長された下部鏡及び上記下部鏡内の上記ＬＥＤチップ周囲に形成された上部半球形態の透明密封体を具備する下部構造、及び上記下部構造により反射された光を放射状側方へ反射するよう軸線に対し傾いた反射面及び上記反射面により反射された光を外部に放出する放出面を具備し、上記下部構造の上部端縁に結合された透明な上部構造を含むことを特徴とする。

上記ＬＥＤパッケージにおいて、上記上部構造は金属または高反射率重合体で構成されることを特徴とする。

上記ＬＥＤパッケージにおいて、上記下部鏡は金属または高反射率重合体で構成されることを特徴とする。

また、前記の本発明の目的を達成するため、本発明はＬＥＤチップ、上記ＬＥＤチップを密封しながら上記ＬＥＤチップから発生した光を上側へ放出するよう構成された下部構造、上記下部構造が安着された基板、及び上記下部構造により上側へ放出された光を上記下部構造の上部から放射状側方へ反射するよう上記基板に支持された上部構造を含むＬＥＤ組立体を提供することを特徴とする。

上記ＬＥＤ組立体において、上記上部構造は上記下部構造により反射された光を側方へ反射するよう軸線に対し傾いた反射面がある反射部、及び上記反射部を支持するよう上記基板に結合された支持部を具備することを特徴とする。

この場合、上記支持部は上記基板に結合される複数のピンであることを特徴とする。また、上記ピンは挟み込み、接着及びソルダリング中少なくとも一つにより上記基板に固定され得る。一方、ＬＥＤ組立体は上記ピンを収容するよう上記基板と結合された上記ピンと同一数のホルダーをさらに含むことが可能である。

上記ＬＥＤ組立体において、上記上部構造は上記下部構造から予め定められた間隔をおいて配置されることを特徴とする。

上記ＬＥＤ組立体において、上記上部構造は金属または高反射率射出物で構成されることを特徴とする。

上記ＬＥＤ組立体において、上記下部構造は上記ＬＥＤチップを支持しながら上記ＬＥＤチップの光を上側へ反射するよう上記ＬＥＤチップを中心に外側へ上向延長された下部鏡及び上記下部鏡内側の上記ＬＥＤチップ周囲に形成された透明密封体を具備することを特徴とする。

上記ＬＥＤ組立体において、上記下部構造は上記ＬＥＤチップを支持する装着部及び上記装着部の上で上記ＬＥＤチップを密封する透明な密封部を具備することを特徴とする。

また、上記ＬＥＤ組立体において、上記基板は上記ＬＥＤ組立体が装着されるバックライト装置の反射板であることを特徴とする。

また、前記の本発明の目的を達成するため、本発明はＬＥＤチップ、上記ＬＥＤチップを密封しながら上記ＬＥＤチップから発生した光を上側へ放出するよう構成された下部構造、上記下部構造が安着された基板、上記基板上部に上記下部構造から予め定められた距離をおいて配置された透明板、及び上記下部構造により上側へ放出された光を放射状側方へ反射するよう上記透明板の底面に提供された上部構造を含むＬＥＤ組立体を提供することを特徴とする。

上記ＬＥＤ組立体において、上記上部構造は上記下部構造により反射された光を側方へ反射するよう軸線に対し傾いた反射面及び上記透明板の底面に配置された平坦な上面を有することを特徴とする。

この場合、上記上部構造は上記透明板の底面に接着され得る。または、上記上部構造は上記透明板の底面に射出成形され得る。一方、上記上部構造は高反射率射出物または金属で構成されることを特徴とする。

上記ＬＥＤ組立体において、上記上部構造は上記下部構造から間隔をおいて配置されることを特徴とする。

また、上記ＬＥＤ組立体において、上記基板及び透明板は上記ＬＥＤ組立体が装着されるバックライト装置の反射板及び透明板であることを特徴とする。

本発明によると、側面放出型ＬＥＤパッケージ及びＬＥＤ組立体はＬＥＤチップの光を上向反射する下部構造とこの光をさらに側方へ反射する上部構造を別体に構成し結合させることにより密封体の成形性を向上し作業性を改善することが可能である。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照しより詳細に説明する。

まず、図２ないし４を参照し本発明の第１実施例によるＬＥＤパッケージを説明する。これら図面において、図２は本発明の第１実施例によるＬＥＤパッケージの分解斜視図で、図３は本発明の第１実施例によるＬＥＤパッケージの結合された状態の斜視図で、図４は図３のIV-IV線を沿って切断した断面図で、図５は本発明の第１実施例によるＬＥＤパッケージの動作を説明する概略的な断面図である。

まず、図２ないし４を参照すると、本発明のＬＥＤパッケージ１００はＬＥＤチップ１０２、このＬＥＤチップ１０２を支持しながらＬＥＤチップ１０２から発生した光を上側へ反射する下部構造１１０及びこの下部構造１１０により上側へ反射された光を放射状側方へ反射するよう下部構造１１０の上部に結合された上部構造１３０を含む。

下部構造１１０は本体１１２及びこの本体１１２内部においてＬＥＤチップ１０２を支持する底面である装着部１１６を含む。下部構造本体１１２は内側が湾入され窪んでいる空洞Ｃが形成され、その表面には下部鏡１１４が形成される。また、この空洞Ｃの底には装着部１１６を配置しＬＥＤチップ１０２を支持しＬＥＤチップ１０２周囲には密封体１２０が充填されＬＥＤチップ１０２を外部から密封する。

下部鏡１１４はＬＥＤチップ１０２を中心に外側へ上向延長され、図５に図示した通り、ＬＥＤチップ１０２から発生した光Ｌを上側へ反射するよう構成される。下部鏡１１４は図示した通り複数の面が連結されて成る。これと違って、ＬＥＤチップ１０２から発生した光Ｌを上側に上部構造１３０側へ反射するよう形成された単数または複数の曲面に形成され得る。

下部構造本体１１２は鋳物、切削、成形等により加工することが可能で、下部鏡１１４と一体に金属または重合体等で製造することが可能である。この場合、下部構造本体１１２と下部鏡１１４は高反射率金属または高反射率重合体で形成する。

高反射率重合体の例としてはＯｔｓｕｋａＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．の製品名ＮＭ１１４ＷＡ及びＮＭ０４ＷＡ等がある。これら材料は約１８０℃の高温でも高い反射率を示すため本願発明の下部構造本体１１２及び/または下部鏡１１４の材料として適切である。具体的に、ＮＭ１１４ＷＡは４７０ｎｍ波長に対し初期８８．３％、２時間経過後７８．０％の反射率を維持する。ＮＭ０４ＷＡは４７０ｎｍ波長に対し初期８９．０％、２時間経過後８９．０％の反射率を維持する。

これと違って、下部構造本体１１２を低い反射率の重合体または金属で構成し、下部鏡１１４を高反射率材料の膜形態で構成することも可能である。この膜は高反射率金属または前記の高反射率重合体で具現されることが可能である。

装着部１１６は平坦にしその上にＬＥＤチップ１０２を装着する。勿論、図４ａに図示した通り、ＬＥＤチップ１０２をサブマウント１０６に付着した状態でサブマウント１０６を装着部１１６に装着することもある。

密封体１２０は透明樹脂で構成され、ＬＥＤチップ１０２と類似な熱膨張率及び屈折率を有するものに選択されると好ましい。特に、シリコンは黄変(ｙｅｌｌｏｗｉｎｇ)のような短波長光による変化が非常に少なく、屈折率もまた高いため優秀な光学的特性を有するだけではなく硬化作業以後にもゼルや弾性体(ｅｌａｓｔｏｍｅｒ)状態を維持するため衝撃及び振動からＬＥＤチップ１０２を安定的に保護することが可能である。

上部構造１３０は漏斗形態の上部構造本体１３２及び上部構造１３０を支持するよう密封体１２０の上部に結合された３つのピン１３６(これら中２つのみ図示)を含み、全体的に三脚形態を有する。また、上部構造本体１３２の下側表面には上部鏡１３４が形成される。上部鏡１３４は図示した通りの漏斗形態以外に円錐形態及びやや膨らんでいる円錐形態の多様な構成を有することが可能である。

上部鏡１３４はＬＥＤチップ１０２から発生され下部鏡１１４により上部へ反射された光Ｌをさらに側方へ反射するよう構成される。また、ＬＥＤチップ１０２から直接上部に到達した光Ｌ１を側方へ反射する。

一方、上部鏡１３４は頂点Ｐを含むその軸線ＡがＬＥＤチップ１０２の焦点Ｆと整列されるよう配置される。ここで、焦点Ｆは発光源であるＬＥＤチップ１０６の中心に位置した地点のことを言う。

この際、上部構造本体１３２は鋳物、切削または成形等により形成することが可能で、上部鏡１３４と一体に金属または重合体等で製造することが可能である。この場合、上部構造本体１３２と上部鏡１３４は高反射率金属または高反射率重合体で形成する。

これと違って、下部構造本体１１２を低い反射率の重合体または金属で構成し、下部鏡１１４を高反射率材料の膜形態で構成することも可能である。この膜は高反射率金属または前記の高反射率重合体で具現され得る。また、反射率が優秀な射出物としてはＴｉＯ_２を含有したものがある。

ピン１３６は密封体１２０に接着または挿入され上部構造１３０を下部構造１１０に結合させ、上部鏡１３４により側方へ反射される光Ｌに影響を与えない程度の直径、好ましくは０．４ｍｍ以下の直径で構成される。

前記の本発明のＬＥＤパッケージ１００の製造過程を簡略に説明する。まず、下部構造１１０を製造し装着部１１６にＬＥＤチップ１０２を装着した後、透明樹脂を注入して密封体１２０を形成する。その後、上部構造１３０を密封体１２０に結合させＬＥＤパッケージ１００を完成する。

この際、図示してはいないが、密封体１２０が完全に硬化される前にピン１３６を密封体１２０に予め定められた深さで挿入すると好ましい。このようにすると、硬化された密封体１２０がピン１３６に頑丈に接着されるため上部構造１３０が自然に下部構造１１０に結合される。

このようにすると、ＬＥＤチップ１０２が装着された下部構造１１０の空洞Ｃに透明樹脂を上から注入し密封体１２０を形成することが可能なため、密封体１２０の形成作業が容易になる。さらに、密封体１２０の樹脂内に気泡が生じるとしても冷却過程中去るため気泡が発生する従来技術の欠点が改善される。

図６は本発明の第２実施例によるＬＥＤパッケージの変形例を示す分解斜視図である。図６に図示した通り、ＬＥＤパッケージ２００は下部構造本体２１２の外周にホルダー２１８が形成され上部構造２３０のピン２３６がこれらホルダー２１８に対応し形成された点を除いては前記の第１実施例のＬＥＤパッケージ１００と実質的に同一である。従って、対応する構成要素には２００代の同一図面符号を付与し、その説明は省略する。

このように、ピン２３６を収容するホルダー２１８を下部構造２１０に形成し上部構造２３０を下部構造２１０に結合する時ピン２３６をホルダー２１８に挿入すると、結合作業が容易になり製造工程がより簡単になる。

図７は本発明の第３実施例によるＬＥＤパッケージの分解断面図で、図８は図７のＬＥＤパッケージの結合された状態の断面図で、図９は本発明の第２実施例によるＬＥＤパッケージの動作を説明する図面である。

図７ないし８を参照する際、本発明のＬＥＤパッケージ３００はＬＥＤチップ３０２、ＬＥＤチップ３０２を支持しながらＬＥＤチップ３０２から発生した光を上側へ反射する下部構造３１０及び下部構造３１０により上側へ反射された光を放射状側方へ反射するよう下部構造３１０の上部に結合された上部構造３３０を含む。

下部構造３１０は本体３１２及びこの本体３１２内部からＬＥＤチップ３０２を支持する平坦な装着部３１６を含む。下部構造本体３１２は内側が湾入され窪んでいる空洞Ｃが形成され、その表面には下部鏡３１４が形成される。また、この空洞Ｃ内のＬＥＤチップ３０２周囲には密封体３２０が充填されＬＥＤチップ３０２を外部から密封する。

下部鏡３１４はＬＥＤチップ３０２を中心に外側に上向延長され、図９に図示した通り、ＬＥＤチップ３０２から発生した光Ｌ２を上側へ反射するよう構成される。下部鏡３１４は図示した通り複数の面が連結されて成る。これと違って、ＬＥＤチップ３０２から発生した光Ｌを上側に上部構造３３０側へ反射することが可能であるよう形成された単数または複数の曲面で形成され得る。

下部構造本体３１２は鋳物または切削等により加工することが可能で、下部鏡３１４と一体で金属または重合体等で製造することが可能である。これと違って、下部構造本体３１２を重合体で構成し、下部鏡３１４を金属層形態で構成することも可能である。

下部構造本体３１２は鋳物または切削等により加工することが可能で、下部鏡３１４と一体に金属または重合体等で製造することが可能である。下部構造本体３１２を下部鏡３１４と一体に形成する場合これらは高反射率金属または高反射率重合体で形成することが好ましい。

高反射率重合体の例としてはＯｔｓｕｋａＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄの製品名ＮＭ１１４ＷＡ及びＮＭ０４ＷＡ等がある。これら材料は約１８０℃の高温でも高い反射率を示すため本願発明の下部構造本体３１２及び/または下部鏡３１４の材料として適切である。具体的に、ＮＭ１１４ＷＡは４７０ｎｍ波長に対し初期８８．３％、２時間経過後７８．０％の反射率を維持する。ＮＭ０４ＷＡは４７０ｎｍ波長に対し初期８９．０％、２時間経過後８９．０％の反射率を維持する。

これと違って、下部構造本体３１２を低反射率の重合体または金属で構成し、下部鏡３１４を高反射率材料の膜形態で構成することも可能である。この膜は高反射率金属または前記の高反射率重合体で具現され得る。

密封体３２０は透明樹脂で構成され、ＬＥＤチップ３０２と類似な熱膨張率及び屈折率を有するものに選択されると好ましい。特に、シリコンは黄変のような短波長光による変化が非常に少なく屈折率もまた高いため優秀な光学的特性を有するだけではなく、硬化作業以後にもゼルや弾性体状態を維持するため衝撃及び振動からＬＥＤチップ３０２を安定的に保護することが可能である。硬化された密封体３２０は上面３２２が平坦に形成され下部のＬＥＤチップ３０２周囲にチップ収容部３２４が形成される。

上部構造３３０は透明な樹脂を成形して得た一体型部材として、本体３３２が充填された構造である。本体３３２の上部には下方から発された光Ｌ１、Ｌ２を側方へ反射する反射面３３４があり、本体３３２の側面には反射面３３４により反射された光Ｌ１、Ｌ２を外部へ放出する放出面３３６が形成される。

反射面３３４は好ましくは内部尖点ＰとＬＥＤチップ３０２の焦点Ｆを通過する軸線Ａに対し線対称形態を有する。従って、反射面３３４に当たる光Ｌ１、Ｌ２は放射状に反射される。

この際、上部構造３３０の底面３３８は平坦に形成され上部構造３３０が下部構造３１０に結合される時密封体３２０の上面３２２と密着されるよう面接触する。

従って、上部構造３３０を密封体３２０と同一屈折率を有する材料で成形すると、ＬＥＤチップ３０２の焦点Ｆから発生した光Ｌ１、Ｌ２は図９のように屈折や反射無しで密封体３２０から上部構造３３０へ進入することが可能である。

前記の本実施例のＬＥＤパッケージ３００の製造過程を簡略に説明する。まず、下部構造３１０を製造しその底の装着部３１６にＬＥＤチップ３０２を装着した後、透明樹脂を注入し密封体３２０を形成する。その後、上部構造３３０を密封体３２０に結合させＬＥＤパッケージ３００を完成する。

この際、一例として、上部構造３３０を別体に予め形成した後密封体３２０が硬化される前に密封体３２０の上面３２２に上部構造３３０の底面３３８を当て圧迫することによりこれらを相互接合させることが可能である。

このようにすると、ＬＥＤチップ３０２が装着された下部構造３１０の空洞Ｃに透明樹脂を上から注ぎ密封体３２０を形成することが可能なため密封体３２０形成作業が容易になる。また、密封体３２０の樹脂内に気泡が生じるとしても冷却過程中去るため気泡が発生する従来技術の欠点が改善される。

図１０は本発明の第４実施例によるＬＥＤパッケージの分解断面図であり、図１１は図１０に図示したＬＥＤパッケージの動作を説明する概略的な断面図である。

まず、図１０に図示した通り、第４実施例のＬＥＤパッケージ４００は窪んでいる空洞Ｃの内でＬＥＤチップ４０２周囲に形成された密封体４２０が所定半径ｒを有する半球形状で、空洞Ｃの一部が空いている状態で維持され上部構造４３０の底面が下部構造３１０の上部端縁に結合された点を除いては第３実施例のＬＥＤパッケージ３００と同一である。従って、同一部分には同一図面符号を付与し反復説明は省略する。

密封体４２０は半球、ドーム、楕円、上面が平面である構造、例えばドーム形状に上面のみ平面であるか下部構造４１０の空洞ＣをＬＥＤチップ４０２周囲のみ充填する構造などの様々な形状に形成されることが可能で、ここで半球形状または半球形態はこれら多様な形状を含む。

密封体４２０は透明な樹脂として、チキソトロピー(ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｙ)を有し、吐出されると一定の形態を維持することが可能なものが選択される。好ましい材料の例としてはＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ製品名ＪＣＲ６１０１ｕｐ等がある。

また、この樹脂を空洞Ｃ内に精密に吐出するための吐出装置の例としてはＭｕｓａｓｈｉの製品名ＭＬ−８０８ＦＸ等がある。この装置は約０．０３ｃｃまでの精密なドッティング(ｄｏｔｔｉｎｇ)制御が可能である。

次に、図１１を参照して本実施例のＬＥＤパッケージ４００の動作を説明する。図１1において、光路Ｉ１はＬＥＤチップ焦点Ｆから下部鏡４１４の端縁との連結点Ｐ１に向かう光を示し、光路Ｉ２はＬＥＤチップ焦点Ｆから反射面４３４と放出面４３６との連結点Ｐ２に向かう光を示す。前記の第３実施例のＬＥＤパッケージ３００の場合は、光路Ｉ１と光路Ｉ２間の光は全て反射面４３４を通過せず、直接放出面４３６を通じ放出される。

しかし、本実施例の密封体４２０が半球形状であり、密封体４２０と上部構造４３０の底面４３８の間の空洞Ｃに空いている空間が形成されているため、焦点Ｆから発生した光Ｌ１、Ｌｘは密封体４２０から放出される時は直進するが、空洞Ｃから上部構造の底面４３８に入射する時は空気と樹脂の屈折率差により反射面３３４側に屈折される。屈折された光は反射面３３４により反射され放出面３３６を通じ側方に放出される。その結果、ＬＥＤパッケージ４００から側面放出される光の指向角を減らすことが可能である。これに伴う全体的な光の経路はＬで表示し、αは光路Ｉ１、Ｉ２間の角度である。

図１２は本発明の第５実施例によるＬＥＤ組立体の斜視図で、図１３は図１２の正面図で、図１４は図１２に図示した一つのＬＥＤ組立体の断面図で、図１５は図１４のＬＥＤ組立体の動作を説明する概略的な断面図である。

図１２ないし１５を参照すると、本実施例のＬＥＤ組立体５００は複数個が好ましくはバックライト装置(図示省略)内部の反射板のような基板５４０上に予め定められた間隔をおいて配列される。各々のＬＥＤ組立体５００はＬＥＤチップ５０２、このＬＥＤチップ５０２を密封しながらこれから発生した光を上側へ放出するよう構成され基板５４０に安着された下部構造５１０及び下部構造５１０により上側へ放出された光を下部構造の上部５１０から放射状側方へ反射するよう上記基板５４０に支持された上部構造５３０を含む。

下部構造５１０はＬＥＤチップ５０２を収容する本体５１２を有し、この本体５１２の中央部下に湾入され空洞Ｃが形成される。この空洞Ｃの底は平坦に形成されＬＥＤチップ５０２を支持する装着部になり、ＬＥＤチップ５０２周囲の空洞Ｃの壁面はＬＥＤチップ５０２から発生した光を上側へ反射する下部鏡５１４を形成する。一方、空洞Ｃ内には透明密封体５２０が充填されＬＥＤチップ５０２を外部から密封する。

下部鏡５１４はＬＥＤチップ５０２を中心に外側へ上向延長され、図１５に図示した通り、ＬＥＤチップ５０２から発生した光Ｌを上側へ反射するよう構成される。下部鏡５１４は図示した通り複数の面が連結されて成る。これと違って、ＬＥＤチップ５０２から発生した光Ｌを上側に上部構造５３０側へ反射することが可能であるよう形成された単数または複数の曲面に形成され得る。

下部構造本体５１２は鋳物、切削、成形などにより加工することが可能で、下部鏡５１４と一体に金属または重合体などで製造することが可能である。この場合、下部構造本体５１２と下部鏡５１４は高反射率金属または高反射率重合体で形成する。このような高反射率重合体の例としては本発明の第１実施例で記した通りである。

これと違って、下部構造本体５１２を低い反射率の重合体または金属で構成し、下部鏡５１４を高反射率材料の膜形態で構成することも可能である。この膜は高反射率金属または前記の高反射率重合体で具現され得る。

透明密封体５２０は樹脂で構成され、ＬＥＤチップ５０２と類似な熱膨張率及び屈折率を有するものに選択されると好ましい。特に、シリコンは黄変のような短波長光による変化が非常に少なく屈折率もまた高いため優秀な光学的特性を有するだけではなく硬化作業以後にもゼルや弾性体状態を維持するため衝撃及び振動からＬＥＤチップ５０２を安定的に保護することが可能である。

上部構造５３０は軸線Ａに対し対称である全体的に三脚形態として、漏斗形態の上部構造本体５３２及び上部構造５３０を支持するよう基板５４０に結合された３つのピン５３６を含む。また、上部構造本体５３２の下側表面には上部鏡５３４が形成される。上部鏡５１４は図示した通りの漏斗形態以外に円錐形態及びやや膨らんでいる円錐形態の多様な構成を有することが可能である。

上部鏡５３４はＬＥＤチップ５０２から発生され下部鏡５１４により上部へ反射された光Ｌをさらに側方へ反射するよう構成される。また、ＬＥＤチップ５０２から直接上部に到達した光Ｌ１を側方へ反射する。

一方、上部鏡５３４は頂点Ｐを含むその軸線ＡがＬＥＤチップ５０２の焦点Ｆと整列されるよう配置される。ここで、焦点Ｆは発光源であるＬＥＤチップ５０２の中心に位置した地点のことを言う。

この際、上部構造本体５３２は鋳物、切削または成形などにより形成することが可能で、上部鏡５３４と一体に金属または重合体などで製造することが可能である。この場合、上部構造本体５３２の上部鏡５３４は高反射率金属または高反射率重合体で形成する。

これと違って、下部構造本体５１２を低い反射率の重合体または金属で構成し、下部鏡５１４を高反射率材料の膜形態で構成することも可能である。この膜は高反射率金属または前記の高反射率重合体で具現され得る。また、反射率が優秀な射出物としてはＴｉＯ_２を含有したものがある。

ピン５３６は基板５４０に結合され上部構造５３０を固定支持する。ピン５３６は上部鏡５３４により側方へ反射される光Ｌに影響を与えない程の直径、好ましくは０．４ｍｍ以下の直径で構成される。

以下、図１６ないし１９を参照し基板５４０に固定される上部構造５３０のピン５３６の例を説明する。

まず、図１６に図示した通り、基板５４０にピン５３６に該当する直径の凹部(または穴)を開けこの凹部にピン５３６を挿入し固定することが可能である。勿論、凹部の直径をピン５３６より微細に小さくした無理やりな挟み込みも可能である。

図１７は接着剤５４２を使用した例を示す。すなわち、基板５４０の凹部に接着剤５４２を注入した後、ピン５３６を挿入するとより確実にピン５３６を固定することが可能である。勿論、この場合、凹部の直径はピン５３６より微細に大きいことが可能である。

図１８はホルダー５４４を採用しピン５３６を基板５４０に固定した例を示す。ホルダー５４４は基板５４０の凹部に挿入され、基板５４０に穴を開けホルダー５４４を設置することもまた可能である。

図１９は溶接５４６を通じピン５３６を基板５４０に固定した例を示す。

このように、多様な方法を通じピン５３６を基板５４０に固定することが可能である。

図２０は図１２に図示したＬＥＤ組立体の変形例の斜視図である。

図２０に図示したＬＥＤ組立体５００Ａは一つの上部構造５３０Ａが複数の下部構造５１０上部に配置されたものである。これは下部構造５１０を隣接配置する場合有用に適用され得る。上部構造５３０Ａを除いた他の構成は図１２と同一であるためその説明は省略する。

図２１は本発明の第６実施例によるＬＥＤ組立体の正面図で、図２２は図２１に図示したＬＥＤ組立体の動作を説明する概略的な断面図である。図２１ないし２２を参照すると、本実施例のＬＥＤ組立体６００は複数個が好ましくはバックライト装置(図示省略)内部の反射板のような基板６４０上に予め定められた間隔をおいて配置される。各々のＬＥＤ組立体６００はＬＥＤチップ６０２、このＬＥＤチップ６０２を支持しながらＬＥＤチップ６０２から発生した光を上側へ放出する下部構造６１０及び下部構造５１０により上側へ放出された光を下部構造上部５１０から放射状側方へ反射するよう上記基板５４０に支持された上部構造５３０を含む。

下部構造６１０はＬＥＤチップ６０２を密封する密封部６１２及びＬＥＤチップ６０２を支持する底面である装着部６１８を含む。密封部６１２はエポキシ、シリコン等の透明樹脂からなり、装着部６１８から上部半球形態に上がった放出面６１４を有する。装着部６１８はＬＥＤチップ６０２に電源を供給する端子及び発生した熱を排出する熱伝達部(ヒットスラグ)等を有する。また、装着部６１８はＬＥＤチップ６０２から発生した光を上側へ反射する反射面を形成するよう高反射率の金属、重合体などで形成され得る。または、上の材料を装着部６１８の表面にコーティング、塗布などにより提供しても良い。

一方、上部構造６３０及び基板６４０は第５実施例の上部構造５３０及び基板６４０と実質的に同一であるためその説明は省略する。

図２２を参照すると、ＬＥＤチップ６０２の焦点Ｆに発生した光Ｌ１は放出面６１４を通じ外部に放出されながら密封部６１２と空気との間の屈折率差と放出面６１４の曲率により側方に屈折される。一方、放出面６１４から上側へ放出される光Ｌ２は上部構造６３０の反射面により側方へ反射される。このようにすると、ＬＥＤチップ６０２から発生した光Ｌ１、Ｌ２は全て中心軸Ａの大体直角方向、すなわちＬＥＤチップ６０２が装着された平面に平行な方向に放出される。

一方、放出面６１４から上側へ放出された光Ｌ２は屈折されないことと図示したが放出面６１４の曲率などにより軸線Ａ側にまたは側方に屈折することが可能である。すなわち、密封部６１２は図示した半球以外にドーム、上面が平坦な半球またはドーム、上面が窪んでいる半球またはドーム等多様な形態を有することが可能である。

このような変形例中一つを図２３と２４を参照し説明する。これら図面において、図２３は本発明の第６実施例によるＬＥＤ組立体の変形例の正面図であり、図２４は図２３に図示したＬＥＤ組立体の動作を説明する概略的な断面図である。

図２３と２４に図示した変形例のＬＥＤ組立体６００−１は密封部６１２が装着部６１８から上部半球形態に上がった第１放出面６１４とこの第１放出面６１４の上部にへこんで形成された第２放出面６１６を有することを除いては前記のＬＥＤ組立体６００と同一である。従って、対応する構成要素には同一図面符号を付与し、その説明は省略する。

図２４を参照すると、ＬＥＤチップ６０２の焦点Ｆに発生した光Ｌ１、Ｌ２は第１、第２放出面６１４、６１６を通じ外部に放出される。光Ｌ１は密封部６１２と空気との間の屈折率の差と第１放出面６１４の曲率により側方へ屈折される。一方、光Ｌ２は密封部６１２と空気との間の屈折率差と第２放出面６１６の曲率により軸線Ａ側に屈折された後上部構造６３０の反射面６３４により側方へ反射される。このようにすると、ＬＥＤチップ６０２から発生した光Ｌ１、Ｌ２は全て中心軸Ａの大体直角方向、すなわち、ＬＥＤチップ６０２が装着された平面に平行な方向に放出される。

一方、密封部６１２を上面が平坦な半球またはドーム等の形態で構成すると、光の経路は図２２と図２４の中間形態になるであろうが、これは密封部６１２の全体形態及び屈折率等によっても変わることが可能である。

図２５は本発明の第７実施例によるＬＥＤ組立体の斜視図であり、図２６は図２５に図示したＬＥＤ組立体の正面図であり、図２７は図２５に図示したＬＥＤ組立体の動作を説明する概略的な断面図である。

図２５ないし２７を参照すると、本実施例のＬＥＤ組立体７００は好ましくはバックライト装置(図示省略)の内部に配置される。このＬＥＤ組立体７００はＬＥＤチップ７０２、上記ＬＥＤチップ７０２を密封しながら上記ＬＥＤチップ７０２から発生した光を上側へ放出するよう構成された下部構造７１０、下部構造７１０が安着された基板７４０、基板７４０の上側に上記下部構造７１０から予め定められた距離をおいて配置された透明板７５０及び上記下部構造７１０により上側へ放出された光を放射状側方へ反射するよう上記透明板７５０の底面に提供された上部構造７３０を含む。

下部構造７１０はその構成及び機能が前記の第５実施例の下部構造５１０と実質的に同一であるため該当構成要素には７００代の図面符号を付与しその説明は省略する。

上部構造７３０は下部構造７１０から予め定められた間隔をおいて配置され、中心軸Ａに対し対称の漏斗形態としてその上面が透明板７５０の底面に結合されている。上部構造７３０の表面は上部鏡７３４を形成する。一方、上部構造７３０は図示した通りの漏斗形態以外に円錐形態及びやや膨らんでいる円錐形態の多様な構成を有することが可能である。

上部構造７３０は金属または高反射率射出物で構成され、好ましくは透明板７５０の底面に接着され得る。これと違って、透明板７５０を形成した後、透明板７５０の底面に射出成形により上部構造７３０を形成することも可能である。

上部鏡７３４はＬＥＤチップ７０２から発生され下部鏡７１４により上部に反射された光をさらに側方へ反射するよう構成される。また、ＬＥＤチップ７０２から直接上部に到達した光を側方へ反射する。このような、下部及び上部鏡７１４、７３４の構成及び動作は図１５参照し説明した第５実施例のものらと実質的に同一であるためその説明は省略する。

一方、本実施例において、基板７４０は好ましくはバックライト装置の反射板で、透明板７５０は好ましくはバックライト装置の透明板である。従って、本実施例のＬＥＤ組立体７００はバックライト装置の内部単一ユニットで具現される。

また、本実施例の下部構造７１０は第６実施例及びその変形例の下部構造６１０、６１０−１と同一形態で提供することもまた可能である。

一方、上部構造７３０と下部構造７１０は同一数で例示したが、図２０の第５実施例の変形例のように、一つの上部構造７３０が複数の下部構造７１０から上部へ反射された光を側方へ反射するよう設置することもまた可能である。

上記では本発明の好ましい実施例を参照し説明したが、該当技術分野において通常の知識を有する者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更することが可能であることが分かるであろう。

従来技術のＬＥＤレンズの断面図である。本発明の第１実施例によるＬＥＤパッケージの分解斜視図である。図２に図示したＬＥＤパッケージの結合された状態を示す斜視図である。図３のIV-IV線を沿って切断した断面図である。サブマウントを採用した図４に対応する断面図である。図２に図示したＬＥＤパッケージの動作を説明する概略的な断面図である。本発明の第２実施例によるＬＥＤパッケージの分解斜視図である。本発明の第３実施例によるＬＥＤパッケージの断面図である。図７に図示したＬＥＤパッケージの結合された状態を示す断面図である。図７に図示したＬＥＤパッケージの動作を説明する概略的な断面図である。本発明の第４実施例によるＬＥＤパッケージの断面図である。図１０に図示したＬＥＤパッケージの動作を説明する概略的な断面図である。本発明の第５実施例によるＬＥＤ組立体の斜視図である。図１２に図示したＬＥＤ組立体の正面図である。図１２に図示したＬＥＤ組立体中一つの断面図である。図１２に図示したＬＥＤ組立体の動作を説明する概略的な断面図である。ＬＥＤ組立体のピンと基板との間の様々な結合形態を示す断面図である。ＬＥＤ組立体のピンと基板との間の様々な結合形態を示す断面図である。ＬＥＤ組立体のピンと基板との間の様々な結合形態を示す断面図である。ＬＥＤ組立体のピンと基板との間の様々な結合形態を示す断面図である。第５実施例によるＬＥＤ組立体の変形例の斜視図である。本発明の第６実施例によるＬＥＤ組立体の正面図である。図２１に図示したＬＥＤ組立体の動作を説明する概略的な断面図である。本発明の第６実施例によるＬＥＤ組立体の変形例の正面図である。図２３に図示したＬＥＤ組立体の動作を説明する概略的な断面図である。本発明の第７実施例によるＬＥＤ組立体の斜視図である。図２３に図示したＬＥＤ組立体の正面図である。図２５に図示したＬＥＤ組立体の動作を説明する概略的な断面図である。

符号の説明

１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２ＬＥＤチップ
１１４、２１４、３１４、４１４、５１４、７１４下部鏡
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、７２０透明密封体
６１２密封部
６１８装着部
１３４、２３４、３３４、４３４、５３４、６３４、７３４反射面
２１８ホルダー
３３６、４３６放出面

Claims

ＬＥＤチップ、
上記ＬＥＤチップを支持しながら上記ＬＥＤチップから発生した光を上側へ反射するよう上記ＬＥＤチップを中心に外側へ上向延長された下部鏡及び上記下部鏡内側の上記ＬＥＤチップ周囲に充填された透明密封体を具備した下部構造、及び
上記下部構造により上側へ反射された光を放射状側方へ反射するよう軸線に対し傾いて下向突出した反射面がある上部鏡と、上記上部鏡が上記下部構造の上部に配置されるように支持する複数のピンを具備する上部構造を含み、
上記複数のピンは、上記下部構造の上記透明密封体上部に結合され、
上記上部構造は上記下部構造の上部に結合された上記複数のピンにより支持されて上記下部構造の上部に上記下部構造から予め定められた距離をおいて反射面を下に向けて配置されることを特徴とするＬＥＤパッケージ。
ＬＥＤチップ、
上記ＬＥＤチップを支持しながら上記ＬＥＤチップから発生した光を上側へ反射するよう上記ＬＥＤチップを中心に外側へ上向延長された下部鏡及び上記下部鏡内側の上記ＬＥＤチップ周囲に充填された透明密封体を具備した下部構造、及び
上記下部構造により上側へ反射された光を放射状側方へ反射するよう軸線に対し傾いて下向突出した反射面がある上部鏡と、上記上部鏡が上記下部構造の上部に配置されるように支持する複数のピンを具備する上部構造を含み、
上記下部構造は上記ピンを収容するよう外周に形成されたホルダーを具備し、
上記上部構造は上記下部構造の上部に結合された上記複数のピンにより支持されて上記下部構造の上部に上記下部構造から予め定められた距離をおいて反射面を下に向けて配置されることを特徴とするＬＥＤパッケージ。
上記上部構造は金属または高反射率射出物で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤパッケージ。
上記下部鏡は金属または高反射率重合体で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＬＥＤパッケージ。